Распределение нагрузок между генераторами. Условия параллельной работы. Синхронизация генераторов

Лекция 15

На ЭС могут работать генераторы различного типа, различной мощности. Возникает вопрос: как обеспечить при изменяющейся нагрузке наиболее экономичное ее распределение между отдельными агрегатами?

Зависимость расхода топлива от выдаваемой мощности у разных турбин разная. На рис. 1 приведены расходные характеристики паровых (1 а) и гидравлических (1 b) турбин.

Рис. 1

Они описываются уравнением:

,

где - расход энергосистем (топливо);

- расход энергосистем в режиме холостого хода;

- коэффициенты, зависящие от конструкции машины и характеристики топлива.

Рассмотрим вопрос оптимизации распределения нагрузки более подробно, с целью установить её экономический критерий.

Если разделить правую и левую часть приведенного уравнения на , получим:

.

Здесь - удельный расход топлива.

Если на станции работают 2 агрегата с расходными характеристиками:

и

,

то полный расход топлива будет:

.

С учетом того, что ,

.

Т.о. получаем:

.

Для нахождения минимума этой функции возьмем первую производную и приравняем её нулю:

,

получаем:

,

что и является условием минимального расхода топлива, т.к. это равенство полностью соответствует вышеупомянутым расходным характеристикам:

и ,

продифференцированным соответственно по и по :

и .

Т.о. равенство первых производных от расходных характеристик и есть условие оптимального распределения нагрузок между агрегатами.

Значение определяет прирост расхода топлива на единицу вырабатываемой эл. энергии, например, кг/кВт ч.

Поясним это на следующем примере. На рис. 2 приведены зависимости для двух агрегатов. Они разные.

Рис. 2

Нетрудно заметить, что при увеличении нагрузки до т. А целесообразно загрузить I агрегат, т.к. удельный расход топлива у него меньше, чем у II – ого (). Но при дальнейшем росте нагрузки (начиная с т. А) будет целесообразно загрузить II агрегат, т.к. теперь .

Все генераторы отдельно взятой эл. станции работают параллельно. Каковы условия параллельной работы?

Это, прежде всего, равенство напряжений. Если это не соблюдается, возникают перетоки реактивной мощности от одного генератора к другому, которые вызывают дополнительные потери.

Во-вторых, требуется равенство частот и совпадение чередования фаз подключения на параллельную работу генераторов.

Генератор, подключаемый к эл. сети должен быть синхронизирован с ней. Различают 2 вида синхронизации: точная и грубая.

В первом случае генератор разгоняют до синхронной скорости и в момент, когда частота генератора точно соответствует частоте сети, включают выключатель генератора, предварительно возбужденный. Затем его нагружают.

Грубая синхронизация заключается в том, что невозбужденный генератор сначала подключается к эл. сети и работает, следовательно, как асинхронный эл. двигатель, затем включается его обмотка возбуждения и генератор нагружают.

Грубая синхронизация требует меньше времени для включения генератора, чем точная, поэтому применяется в аварийных ситуациях. Однако надо помнить, что толчки тока в обмотке статора могут достичь 5 – кратных значений по сравнению с ном. током, что отрицательно сказывается на эл. оборудовании.

Литература:

1. Караев Р.И. и др. Эл. сети и системы. Желдориздат, 1987 г.

Дата добавления: 2014-01-07